(57)【要約】【課題】  共振波形のスプリアスを低減し、良好な共振特性を有する圧電薄膜共振子を提供する。【解決手段】  基板に支持されてそこに形成された空隙の上部に電極に挟まれた圧電膜を具えた圧電薄膜共振子において、基板と下部電極間に第1の周波数温度係数補正膜を具えるとともに、上部電極の表面に第2の周波数温度係数補正膜を具えて圧電膜を上下から周波数温度係数補正膜で挟んだ構造とする。上部電極と圧電膜の間に第2の周波数温度係数補正膜を具えるようにしてもよい。【選択図】  図１
2006352619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に支持されてそこに形成された空隙の上部に電極に挟まれた圧電膜を具えた圧電薄膜共振子において、
基板と下部電極間に第1の周波数温度係数補正膜を具えるとともに、上部電極の表面に第2の周波数温度係数補正膜を具えたことを特徴とする圧電薄膜共振子。
【請求項２】
基板に支持されてそこに形成された空隙の上部に電極に挟まれた圧電膜を具えた圧電薄膜共振子において、
基板と下部電極間に第1の周波数温度係数補正膜を具えるとともに、上部電極と圧電膜の間に第2の周波数温度係数補正膜を具えたことを特徴とする圧電薄膜共振子。
【請求項３】
基板に支持されてそこに形成された空隙の上部に電極に挟まれた圧電膜を具えた圧電薄膜共振子において、
圧電膜を挟んで２つの周波数温度特性補正膜を具えたことを特徴とする圧電薄膜共振子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極で挟まれた圧電薄膜を利用する圧電薄膜共振子に係るもので、その特性の改善を図る構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電薄膜共振子はGHz帯等の高周波領域で用いる共振子として注目されている。これは、シリコン等の基板上に電極に挟まれた窒化アルミニウム（AlN）や酸化亜鉛（ZnO）などの圧電膜を形成し、圧電膜の下側にも自由振動空間を設ける構造を採用している。上記のような圧電膜は、一般的に負の周波数温度係数を有しており、この負の温度特性を補正するために正の周波数温度係数を有する二酸化シリコン（SiO2）などの組み合わせることが考えられており、これによって零周波数温度係数の圧電薄膜共振子を得ることができる。
【０００３】
図５は、そのような圧電薄膜共振子の例を示す正面断面図である。シリコン基板40の表面に周波数温度係数補正膜42を形成し、その上に下部電極43、圧電膜44、上部電極45を形成したものである。圧電膜44の振動部の下には空隙41を形成しておく。この例では、空隙41はあらかじめシリコン基板に犠牲層を形成しておき、膜の形成後にその犠牲層の部分を除去することによって形成する。図５は空隙をシリコン基板の裏面からのエッチングで形成したもので、周波数温度係数補正膜、下部電極、圧電膜、上部電極の構造は同じである。
【０００４】
しかし、正の周波数温度係数の材料の音響インピーダンスと圧電膜の音響インピーダンスは異なるため、この音響インピーダンスの差によって図６に示すようにスプリアスを発生させてしまう。このスプリアスが共振子として利用する周波数帯域内あるいはその近傍に発生することによって、無視できない特性の劣化を生じてしまう。
【特許文献１】特開２０００−３０７３７７号公報
【特許文献２】特開２００１−２０３５５８号公報
【特許文献３】特開２００２−８５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、共振波形のスプリアスを低減し、良好な共振特性を有する圧電薄膜共振子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧電膜を挟んで２つの周波数温度係数補正膜を形成することによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、基板に支持されてそこに形成された空隙の上部に電極に挟まれた圧電膜を具えた圧電薄膜共振子において、基板と下部電極間に第1の周波数温度係数補正膜を具えるとともに、上部電極の表面に第2の周波数温度係数補正膜を具えたことに特徴を有するものである。上部電極と圧電膜の間に第2の周波数温度係数補正膜を具えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
SiO2などの周波数温度係数補正膜を圧電膜の上下に配置することによって共振波形のスプリアスを低減することができる。圧電薄膜共振子は主としてその厚み縦振動の縦効果を利用する共振子であるが、実際には横効果も存在する。圧電膜を挟む電極の音響インピーダンスが極端にアンバランスな場合、薄膜中に振動変位の偏りが生じ、その結果、横効果振動を強く励振してしまうのでスプリアスが発生する。この振動変位の偏りをなくし、スプリアスを低減させるためには圧電膜を挟む物質の音響インピーダンスをバランスよく配置することが効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明による圧電薄膜共振子の構成要素は以下のとおりである。
（１）空隙を具えた基板
（２）下側の周波数温度係数補正膜
（３）下地電極
（４）圧電膜
（５）上部電極
（６）上側の周波数温度係数補正膜
(5)と(6)の位置関係を逆にしてもよい。
【実施例】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施低について説明する。図１は、本発明の実施例を示す正面断面図である。シリコン基板10の表面にSiO2の周波数温度係数補正膜12を800nm形成し、その上にモリブデン（Mo）の下部電極13を300nm、AlNの圧電膜14を2μm、Moの上部電極15を850nm形成し、さらにSiO2の周波数温度係数補正膜16を420nm形成したものである。圧電膜14の振動部の下には空隙11を形成しておく。この例では、空隙11はあらかじめシリコン基板に犠牲層を形成しておき、膜の形成後にその犠牲層の部分を除去することによって形成する。
【００１０】
図２は、本発明の他の実施例を示す正面断面図で、基本的な構造、製法はおなじであるが、上部電極と上側の周波数温度係数補正膜の位置関係が逆になったものである。周波数温度係数補正膜の厚みは、圧電膜と音響インピーダンスの差異を補正するために適切な値とすることが望ましいが、一般に
０．４≦上部周波数温度係数補正膜の膜厚／下部周波数温度特性補正膜の膜厚≦１．６
の範囲で有効であることが確認された。図3は本発明による圧電薄膜共振子の特性を示すもので、図６に現れていたスプリアスが消えていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明は、高周波帯域で使用される圧電薄膜共振子全般に応用でき、特に高精度の特性が要求される装置に適した素子に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を示す正面断面図
【図２】本発明の他の実施例を示す正面断面図
【図３】その特性の説明図
【図４】従来の圧電薄膜共振子の正面断面図
【図５】従来の他の圧電薄膜共振子の正面断面図
【図６】その特性の説明図
【符号の説明】
【００１３】
10、40：基板
11、41：空隙
12．42：周波数温度係数補正膜
13、43：下部電極
14、44：圧電膜
15、45：上部電極
16：周波数温度係数補正膜
【図１】
2006352619.tif 000003
【図２】
2006352619.tif 000004
【図３】
2006352619.tif 000005
【図４】
2006352619.tif 000006
【図５】
2006352619.tif 000007
【図６】
2006352619.tif 000008